注塑模具和产品的尺寸如何把控？设计端、制造端、生产端都要重视
注塑模具和产品的尺寸如何把控？设计端、制造端、生产端都要重视
注塑模具和产品的尺寸控制是确保产品质量的关键环节。从模具设计到生产控制，每一个环节都需要严格把控。本文将从模具设计、工艺制造和生产控制三个方面，详细探讨如何有效控制注塑模具和产品的尺寸。
模具设计有讲究
适当的模具尺寸和公差
- 制品尺寸精度与模具尺寸精度的关系
绘制制品图时，需要考虑模具设计、模具制作和成型过程。首先，可以从制品图尺寸求模具图尺寸。按此模具图尺寸制作模具，得到模具的实际尺寸。用此模具可得到成型的制品，得到制品的实际尺寸。问题是，此实际尺寸如何保证在图纸设计所要求的尺寸公差内。
- 适当的收缩率
在成型制品过程中，即使使用同一颜料的同一树脂，其收缩率也因成型条件不同而异。在精密成型中，收缩率变化程度要小，预计收缩率和实际收缩率要尽可能无差异。主要是采用综合以往的类似制品的实际收缩率来推定收缩率，也有用实验模具来求实际收缩率，再经修正、设计制作实际生产用模具的情形。
但完全恰当推定收缩率几乎是不可能的，不可避免地要在试模成型后修正模具。修正结果，凹部将增大尺寸，凸部将缩小尺寸。因此，对于凹部尺寸将收缩率设在小值，对于凸部尺寸将收缩率设在大值。如，注塑齿轮，齿轮外径尺寸变大时不能啮合，变小时仅齿隙变大，所以要将收缩率设在小值。
防止产生成型收缩率波动
精密注塑成型，必须以确实可按所要尺寸制作模具为前提。然而，即使模具尺寸一定，制品实际尺寸也因实际收缩不同而异。所以，在精密注塑成型过程中，收缩率的控制是十分重要的。收缩率与模具设计有关，还因树脂批次不同而异，若改变颜料，收缩率也会产生差异；因成型机不同，成型条件的设定、再现性以及各成型周期的动作有波动，对实际收缩率产生波动等，因而收缩率的控制是困难的。
模具尺寸可由制品尺寸加上收缩率求得，所以，在模具设计时，需要考虑收缩率这个主要因素。这些影响因树脂和成型条件等因素的变化不同而异。
影响成型收缩率的主要因素有：
- 树脂压力
树脂压力对收缩率影响很大。树脂压力若大，收缩率变小，制品尺寸则大。即使在同一模腔内，树脂压力也因制品形状不同而异，因此产生收缩率差异。在多模腔的场合，各模腔内树脂压力容易产生差异，结果导致各模腔的收缩率也不尽相同。
- 模具温度
无论是非结晶性树脂还是结晶性树脂，模具温度若高，则收缩率变大。精密成型要将模具温度维持在特定温度。在模具设计时，必须注意冷却回路的设计。
- 浇口截面积
一般说来，改变浇口截面积时收缩率也会变化。收缩率随着浇口尺寸变大而变小，这与树脂的流动性有关。
- 制品壁厚度
制品壁厚度也影响收缩率。对于非结晶性树脂，因树脂对壁厚的收缩率影响倾向不同，壁厚大，收缩率也大；反之，收缩率变小。而对于结晶性树脂，必须避免壁厚变化特别大。在多模腔的情形，如果模腔壁厚有差异，收缩率也将产生差异。
- 增强材料含量
用玻璃纤维增强树脂时，加玻纤量愈多，收缩率则愈小。流动方向的收缩率比横向收缩率小，根据树脂不同其差异较大。为了防止扭曲和翘曲，必须考虑浇口的形状、位置和浇口数量。
- 定向性
定向性虽有较大差异，然而对所有树脂都存在定向性。结晶性树脂的定向性特别大，由于壁厚和成型条件而有差异。此外，还会产生成型后收缩。影响成型后收缩的主要因素有：内部应力、结晶、温度和湿度。可采取的措施有：
1）流道、浇口平衡
收缩率因树脂压力变化。在单腔模多点浇口以及多腔模的情形中，要同样进行充模，就要进行浇口平衡。树脂流动与在流道中的流动阻力有关，所以，在取得浇口平衡前最好取得流道平衡。
2）模腔排列
为了使成型条件的设定变得容易，就需要注意模腔的排列。由于熔融树脂将热带入模具，在一般模腔排列的情况下，模具温度分布呈以浇口为中心的同心圆状，所以，在选择多腔模的模腔排列时，既要易获得流道的平衡，又要取以浇口为中心的同心圆状排列。
防止产生成型变形
产生成型变形的原因是在不均匀的收缩下有内应力，所以需要防止不均匀地收缩。如中心有孔的圆形制品的情形，必须在中心设浇口。然而，在树脂的流动方向与垂直方向收缩率有较大差异时，却会产生椭圆的缺点，故在需要更高精度的圆度时，要设计成3点或6点浇口，但要充分注意各浇口的平衡。在使用侧浇口时，3点浇口将会使圆筒状制品的内径增大。在外表和端面不允许有浇口痕迹的情形，少使用内侧多点均分浇口，可以得到良好结果。
工艺制造不马虎
虽然在设计阶段进行了全面充分考虑和安排，但在实际生产中还会出现不少问题和困难，我们要尽可能在生产中符合设计的原意图，找出实际加工中更加有效、更加经济合理的工艺手段。
选择经济适应的机床设备，作2D和3D的加工方案。
也可考虑适当的工装夹具进行生产中的辅助准备工作，刀具的合理运用，防止产品件出现变形，防止产品件收缩率的波动，防止产品件脱模变形，提高模具制造的精度，减小误差，防止模具精度发生变化等等，一系列生产工艺要求和解决措施。
这里提一下有关英国塑料协会 （BPF） 的成形件尺寸误差产生原因及其所占比例的分配情况：
- A：模具制造误差约1/3
- B：由模具磨损产生的误差1/6
- C：由成形件收缩率不均衡所产生的误差约1/3
- D：预定收缩率与实际收缩率不一致所产生的误差约1/6
总的误差=A+B+C+D，因此可见模具制造公差应是成形件尺寸公差的1/3以下，否则模具难以保证成形件的几何尺寸。
生产控制抓重点
塑件成形后发生几何尺寸的波动是普遍存在的问题，并且是经常会发生的现象：
- 料温、模温的控制
不同牌号的塑料必需不同的温度要求，塑材流动性差的和二种以上混合料的使用都会有不一样的情况发生，应该把塑材控制在最佳流动值范围内，这些通常容易做到，但模温的控制就比较复杂一些，不同的成形件几何形状、尺寸，壁厚比例的不同对冷却糸统有一定的要求，模具温度在很大程度上控制着冷却时间；
因此尽量使模具保持在可允许的低温状态，以利于缩短注射周期，提高生产效率，模具温度发生变化，那么收缩率也会有变化，模温保持稳定，尺寸精度也就稳定，从而防止成形件的变形、光泽不良、冷却斑等缺陷，使塑料的物理性能处于最佳状态，当然这还有一个调试的过程，特别是多腔模成形件更复杂一些。
- 压力与排气的调整控制
注射压力的恰当，锁模力的匹配应在调试模具时得到确定，在模具型腔和型芯所形成空隙中的空气以及塑料所产生的气体必须要从排气槽排出模具之外，如排气不畅会出现充填不足，产生熔接痕或烧伤，这三种成形缺陷有时会间或地在同一部位出现；
当成形件簿壁部分的周围有厚壁存在时，模具温度过低时就会出现充填不足，模具温度过高则又会出现烧伤现象，通常在烧伤部位又会同时出现熔接痕，排气槽往往会被忽视，一般都处于偏小状态，因此通常情况下只要不产生毛边，排气凸肩的深度尽量深些，凸肩后部开设尺寸较大的通气槽，以便通过凸肩后的气体能迅速排出模具外，如有特别需要的时候在顶杆上开排气槽，道理是一样的，一是不出现废边，二是出气快能很好起到效果就行。
- 注塑成形件尺寸的补充整形控制
有些塑件因外形和尺寸的不同，脱模后随温度与失压的变化，会发生不同情况的变形翘曲等，这时可作些辅助工装夹具进行调整，在成形件出模后及时迅速采取补救措施，待其自然冷却定形后就能取得较好的校正、调整效果。如果在整个注塑工艺上保证严格管理，那么注塑成形件的尺寸就会得到非常理想的控制
文章来源： 模具达人，先进模具技术交流，注塑资源